DE102008011828A1 - Method and device for heating solutions, preferably dialysis solutions - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Lösungen, vorzugsweise Dialyselösungen auf eine gewünschte Solltemperatur, bei dem eine in einem Beutel vorgelegte Lösung auf einem eine Heizplatte umfassenden Heizplattensystem mittels einer Zweipunktregelung aufgeheizt wird. Erfindungsgemäß variieren die die untere Einschaltschwelle der Heizplatte bildende Temperatur und die die obere Abschaltschwelle der Heizplatte bildende Temperatur.The invention relates to a method and a device for heating solutions, preferably dialysis solutions, to a desired setpoint temperature, in which a solution presented in a bag is heated on a heating plate system comprising a heating plate by means of a two-point control. According to the invention, the temperature forming the lower turn-on threshold of the heating plate and the temperature forming the upper turn-off threshold of the heating plate vary.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen von Lösungen, vorzugsweise Dialyselösungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to a method for heating solutions, preferably dialysis solutions, according to the preamble of Claim 1.
Die vorzugsweise mit dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelten Dialyselösungen werden beispielsweise auf dem Gebiet der Peritonealdialyse eingesetzt. Bei der Peritonealdialyse soll die in die Bauchhöhle zu infundierende Dialyselösung ungefähr auf Körpertemperatur temperiert sein. Dies wird zum einen vom Patienten als angenehm empfunden und ist zum anderen der Gesundheit zuträglich. Eine andere Anwendung liegt auf dem Gebiet der Infusionstechnik, der Bluttransfusionstechnik oder anderen ähnlichen Gebieten, in welchen die Flüssigkeiten erwärmt werden müssen.The preferably with the method according to the invention For example, treated dialysis solutions are used on the Used in the field of peritoneal dialysis. In peritoneal dialysis should the dialysis solution to be infused into the abdominal cavity be tempered at about body temperature. On the one hand, this is perceived as pleasant by the patient and is on the other health beneficial. Another application lies in the field of infusion technology, the blood transfusion technique or other similar areas in which the fluids need to be heated.
Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere in einem Peritonealdialysegerät, zum Erwärmen von Lösungen, vorzugsweise Dialyselösungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.As well the invention relates to a device, in particular in a peritoneal dialysis machine, for heating solutions, preferably dialysis solutions, according to the preamble of claim 10.
Es
ist bereits bekannt, bei der Peritonealdialyse einzusetzende Dialyselösungen
vor der Infusion zu temperieren. So beschreibt beispielsweise die
Gemäß der
Bei der Erwärmung der Dialyselösung soll die Aufwärmzeit möglichst minimiert werden. Allerdings kann die Anfangstemperatur der Heizplatte zum Aufheizen der Raumtemperatur aufweisenden Dialyselösung nicht beliebig hoch gewählt werden. Im Fall der Verwendung einer Heizplatte muss hier einerseits auf die Hitzestabilität der Dialyselösung selbst und andererseits auf die Hitzestabilität des Beutelmateri- als Rücksicht genommen werden. Darüber hinaus muss gerade für den Fall, dass das Heizplattensystem für den Bediener zugänglich ist, dieses so ausgestaltet sein, dass eine Verletzungsgefahr durch Verbrennungen an einer entsprechend heißen Heizplatte sicher ausgeschlossen werden kann.at The heating of the dialysis solution should warm up minimized as possible. However, the initial temperature can be the heating plate for heating the room temperature having dialysis solution not be chosen arbitrarily high. In the case of using a Heating plate must on the one hand on the heat stability the dialysis solution itself and on the other hand, the heat stability of the bag material as consideration. About that in addition, just in case the hotplate system accessible to the operator, this is so configured be that a risk of injury from burns to a corresponding hot hot plate can be safely excluded.
Ein weiteres Problem besteht in dem sogenannten Überschwingen der Aufheiztemperatur, das sich wie folgt ergibt. Um ein möglichst schnelles Erwärmen des Beutelinhalts zu erreichen, könnte die Heizvorrichtung vorzugsweise bei einer maximalen Grenztemperatur betrieben werden, die den zuvor wiedergegebenen Randbedingungen Rechnung trägt. Wird jedoch während dem Aufheizen der Heizplatte oder nach entsprechendem Erreichen der gewünschten Solltemperatur der Beutel von der Heizplatte entfernt, so entsteht auf der Heizplatte Stauwärme und dadurch ein Hitzestau, der die Temperatur kurzfristig über die erlaubte Grenztemperatur ansteigen läßt. Dieses Überschreiten der Grenztemperatur kann als Überschwingen bezeichnet werden. Bei diesem unkontrollierten Überschreiten der Grenztemperatur besteht akute Verbrennungsgefahr für den Benutzer.One Another problem is the so-called overshoot the heating temperature, which is as follows. To one as possible could achieve rapid warming of the bag contents the heater preferably at a maximum limit temperature operated, the previously reproduced boundary conditions Takes into account. However, during the heating up the heating plate or after reaching the desired Set temperature of the bag removed from the hot plate, so arises heat accumulation on the heating plate and thus heat accumulation, the temperature in the short term above the allowed limit temperature rise. This crossing the limit temperature can be called overshoot. In this uncontrolled exceeding of the limit temperature there is an acute risk of burns to the user.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Lösungen derart weiterzubilden, dass ein die Lösung enthaltender Beutel möglichst schnell auf die gewünschte Endtemperatur aufgeheizt werden kann, ohne dass die Gefahr von Temperaturüberschwingern beim Aufheizen der Heizplatte besteht.The Object of the present invention is therefore a generic Method and apparatus for heating solutions in such a way that a solution containing the Bag as quickly as possible to the desired final temperature Can be heated without the risk of temperature overshoots when heating the heating plate.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zum Erwärmen von Lösungen, vorzugsweise Dialyselösungen, auf eine gewünschte Solltemperatur vorgeschlagen, bei dem eine in einem Beutel vorgelegte Lösung auf einem eine Heizplatte umfassenden Heizplattensystem mittels einer Zweipunktregelung aufgeheizt wird. Nach der vorliegenden Erfindung variieren die die untere Einschaltschwelle der Heizplatte bildende Temperatur und die die obere Abschaltschwelle der Heizplatte bildende Temperatur. Hierdurch kann das unerwünschte Überschwingen der Temperatur der Heizplatte beim Aufheizvorgang sicher verhindert werden.According to the invention this task by the method according to the feature combination solved according to claim 1. Accordingly, a method of heating of solutions, preferably dialysis solutions, to one desired target temperature proposed in which a in a solution submitted to a bag on a hotplate heated heating system using a two-step control becomes. According to the present invention, the lower turn-on thresholds vary the heating plate forming temperature and the upper shutdown threshold the heating plate forming temperature. This can cause the unwanted overshoot the temperature of the hot plate during the heating reliably prevented become.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.preferred Embodiments of the invention will become apparent from the main claim subsequent dependent claims.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels mittels eines ersten Temperatursensors gemessen, während die Temperatur T2 eines im Heizplattensystem angeordneten Heizelementes über einen zweiten Temperatursensor gemessen wird.According to a first advantageous embodiment of the invention, the temperature T 1 of the bag containing the solution is measured by means of a first temperature sensor, while the temperature T 2 of a in the Heizplattensystem arranged heating element is measured via a second temperature sensor.
Vorteilhaft wird als die die obere Abschaltschwelle bildende Temperatur T2 eine vorher festgelegte Vorsteuertemperatur TV eingesetzt. Diese Vorsteuertemperatur TV wird für diskrete Beuteltemperaturen T1 vorab bestimmt.Advantageously, a predetermined pre-control temperature T V is used as the upper shutdown threshold forming temperature T 2 . This pilot control temperature T V is determined in advance for discrete bag temperatures T 1 .
Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahre mittels einer Zweipunktregelung durchgeführt, bei der iterativ folgende Schritte ablaufen:
- – Messung der Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels;
- – Setzen der Vorsteuertemperatur TV;
- – Heizen des Heizelementes bis die Vorsteuertemperatur TV erreicht ist.
- Measuring the temperature T 1 of the bag containing the solution;
- - Setting the pilot control temperature T V ;
- - Heating the heating element until the pilot control temperature T V is reached.
Dieses Verfahren wird so lange wiederholt bis der Beutel die gewünschte Temperatur aufweist, wobei nach dem Aufheizen des Heizelements bis zum Erreichen der Vorsteuertemperatur TV das Heizelement abkühlt bis es die zwischenzeitlich erreichte Temperatur des Lösungsbeutels T1 erreicht hat. Anschließend wird es in den nachfolgenden Iterationsschritten jeweils wieder bis zum Erreichen der Vorsteuertemperatur TV aufgeheizt.This process is repeated until the bag has the desired temperature, wherein after heating the heating element until reaching the pilot control temperature T V, the heating element cools until it has reached the meantime reached temperature of the solution bag T 1 . It is then heated again in the subsequent iteration steps until the pilot control temperature T V is reached .
Vorzugsweise wird die Vorsteuertemperatur so gewählt, dass ein Überschwingen der Temperatur über die maximale Heizplattentemperatur Tmax nicht möglich ist.Preferably, the pilot control temperature is selected so that an overshoot of the temperature above the maximum heater plate temperature T max is not possible.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Einschaltpunkt zum Einschalten des Heizelementes dadurch bestimmt, dass ein vorbestimmtes Verhältnis von der die obere Abschaltschwelle bildenden Temperatur T2 zu der Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels erreicht wird.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the switch-on point for switching on the heating element is determined by achieving a predetermined ratio of the temperature T 2 forming the upper switch-off threshold to the temperature T 1 of the bag containing the solution.
Wiederum von besonderem Vorteil ist es, wenn die Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels bestimmt wird, wenn der Einfluß des Heizelementes auf den die Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels messenden Sensor einen Grenzwert unterschritten hat. Hierdurch läßt sich folgendes Phänomen berücksichtigen. Da aufgrund des Heizplattenaufbaus der Temperatursensor zur Messung der Temperatur T1 nicht völlig thermisch entkoppelt ist, kann die gemessene Temperatur an diesem Sensor nicht direkt der Lösungstemperatur zugeordnet werden. Nach Abschluß des Heizvorganges nimmt der Sensor zur Messung der Temperatur T2 die Temperatur des Heizelementes an, der Sensor zur Messung der Temperatur T1 nimmt eine Temperatur ein, die zwischen der tatsächlichen Lösungstemperatur und der des Heizelementes liegt. Entsprechend der vorgenannten vorteilhaften Ausge staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun gewartet bis der Einfluß des Heizelementes auf den die Temperatur T1 des die Lösungstemperatur messenden Sensors einen vorbestimmten Grenzwert unterschritten hat. Hierdurch wird sichergestellt, dass die entstandene Wärmeenergie abgebaut ist und in die Lösung übergegangen ist, damit der Einfluß des Heizelementes auf den die Temperatur T1 messenden Sensor minimiert ist und sich nun die Lösungstemperatur mit größerer Genauigkeit bestimmen läßt.It is again particularly advantageous if the temperature T 1 of the bag containing the solution is determined when the influence of the heating element on the sensor measuring the temperature T 1 of the bag containing the solution has fallen below a limit value. This allows the following phenomenon to be considered. Since the temperature sensor for measuring the temperature T 1 is not completely thermally decoupled due to the Heizplattenaufbaus, the measured temperature at this sensor can not be assigned directly to the solution temperature. After completion of the heating process, the sensor for measuring the temperature T 2 assumes the temperature of the heating element, the sensor for measuring the temperature T 1 assumes a temperature which is between the actual solution temperature and that of the heating element. According to the aforementioned advantageous Substituted staltung the process of the invention is now waiting until the influence of the heating element on the temperature T 1 of the solution temperature measuring sensor has fallen below a predetermined limit. This ensures that the resulting heat energy is dissipated and has gone over into the solution, so that the influence of the heating element on the temperature T 1 measuring sensor is minimized and can now determine the solution temperature with greater accuracy.
Der vorgenannte Grenzwert läßt sich vorteilhaft dadurch bestimmen, dass die Temperatur T1 des die Lösung enthaltenden Beutels aus dem Gradienten der die Temperaturen messenden Sensoren bestimmt wird. Hier kann vorteilhaft der Gradient der Temperaturänderungen T1 und T2, der Gradient der Temperaturänderung T1 zu T2 oder die Temperaturdifferenz von T1 und T2 bestimmt werden.The aforesaid limit value can advantageously be determined by determining the temperature T 1 of the bag containing the solution from the gradient of the sensors measuring the temperatures. Here, advantageously, the gradient of the temperature changes T 1 and T 2 , the gradient of the temperature change T 1 to T 2 or the temperature difference of T 1 and T 2 can be determined.
Die vorgenannte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung ergeben sich aus den sich an den Anspruch 10 anschließenden Unteransprüchen.The The aforementioned object is also achieved by a device according to claim 10 solved. Preferred embodiments of this device arise from the adjoining to claim 10 Dependent claims.
Das
vorgenannte Verfahren und/oder die vorgenannte Vorrichtung können
in einem Gerät für die Peritonealdialyse gemäß der
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Further Features, details and advantages of the invention will become apparent an embodiment shown in the drawing explained in more detail below. Show it:
In
Die
Dialyselösung
Die möglichst kurze Zeit zum Aufwärmen auf 37°C muss mittels einer maximalen Heizplattentemperatur Tmax von 55°C erreicht werden. Diese maximale Heizplattentemperatur ist dadurch vorgegeben, dass eine höhere Temperatur zu einer möglichen Verletzung des Patienten führen könnte, wenn er die Heizplatte während des Betriebs berührt.The shortest possible time to warm up to 37 ° C must be achieved by means of a maximum heating plate temperature T max of 55 ° C. This maximum hotplate temperature is dictated by the fact that a higher temperature could result in possible patient injury if it contacts the hotplate during operation.
Aufgrund
der vorgenannten Eigenschaften ist in der Regel das genaue Volumen
des Dialyselösungsbeutels
Die
vorgenannten Anforderungen können mittels der erfindungsgemäßen
Verfahrensführung dadurch erreicht werden, dass immer nur
so viel Wärmeenergie in den Heizplattenträger
eingespeist wird, dass ein Überschwingen über
die maximale Temperatur Tmax sicher verhindert
wird. Der Aufheizvorgang der Heizplatte
Der
Einschaltpunkt dagegen kann ermittelt werden, indem die Temperatur,
die mit dem Sensor
Die
Vorsteuertemperatur wird gemäß dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel wie folgt bestimmt. Um die Energiemenge
des Heizelementes so zu dosieren, dass kein Überschwingen
der Temperatur über die Maximaltemperatur Tmax entsteht,
wird die Vorsteuertemperatur TV in Abhängigkeit
zur Heizplattentemperatur ermittelt. Ziel ist es hierbei, eine Vorsteuertemperatur
zu wählen, die es erlaubt, einen kalten, beispielsweise
5 l enthaltenden Beutel
Dabei
fällt es dem Heizelement sehr leicht, aufgrund des großen
Temperaturgefälles zwischen dem Heizelement
Um dieses vorbeschriebene Erhitzen zu verhindern, muß die Vorsteuertemperatur TV einerseits relativ niedrig gewählt werden, jedoch so hoch, um ein schnelles Erwärmen der Lösung sicherzustellen.In order to prevent this above-described heating, the pilot temperature T V must be chosen on the one hand relatively low, but so high to ensure a rapid heating of the solution.
Dabei
wird erfindungsgemäß die gemessene Lösungsbeuteltemperatur
T1 in ein festes Verhältnis zu der
Vorsteuertemperatur TV gesetzt. Dieser Zusammenhang
wird anhand des in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Ausführungsbeispiels
dargestellt:
Die Zuordnung der Werte in der vorgenannten Tabelle bedeuten, dass beispielsweise bei der Messung eines Temperaturwertes T1 von 15°C der vorbestimmte Vorsteuertemperaturwert TV auf 39°C als obere Abschaltschwelle gesetzt wird.The assignment of the values in the aforementioned table mean that, for example, when measuring a temperature value T 1 of 15 ° C, the predetermined pilot control temperature value T V is set to 39 ° C as the upper shutdown threshold.
Anhand
des in
In
einem ersten Schritt wird die Lösungsmitteltemperatur T1 durch den Sensor
In a first step, the solvent temperature T 1 through the sensor
Im
nächsten Schritt wird die Lösungstemperatur des
erwärmten Teils der Lösung
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht notwendig,
dass der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem
Heizelement
Die Auflagefläche des Beutels auf dem Heizplattenträger kann je nach Beutelgröße und Beutelvolumen variieren und muß dem System auch nicht bekannt sein, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The Bearing surface of the bag on the Heizplattenträger may vary depending on bag size and bag volume and does not need to be known to the system to the invention Perform procedure.
Gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren kann auch die Totzeit,
in welcher die erzeugte Wärmeenergie aus dem Heizelement
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